撞擊流反應(yīng)器中化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)研究.pdf

1、本文研究一種新型反應(yīng)器一浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器(submerged circulative impinging stream reactor，SCISR)中化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的狀況。是該反應(yīng)器開發(fā)應(yīng)用的基礎(chǔ)性工作。 實驗已經(jīng)表明<'9.17>，浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器(SCISR)的主要特點是撞擊區(qū)能顯著強化微觀混合且存在強烈的壓力波動。 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的分子碰撞理論，化學(xué)反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)必須達到兩個條件：參加反應(yīng)的分子間發(fā)生碰撞

2、 (接觸)；碰撞分子必須具有足夠高的能量。我們的推論是：SCISR 中強烈的微觀混合和壓力波動將通過增加分子間的碰撞頻率和提高有效碰撞，有效的促進化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)過程。 通過經(jīng)典的蔗糖水解、乙酸乙酯皂化、丁醇與硫酸酯化三個反應(yīng)體系，研究了在浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器中和攪拌釜反應(yīng)器(STR) 中化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)，發(fā)現(xiàn)在兩種反應(yīng)器中表觀活化能幾乎沒有變化的情況下，所測的 SCISR 中反應(yīng)速率常數(shù) k 比 STR 中高約 10％～20％。

3、 實驗還研究了攪拌槳轉(zhuǎn)速、等比有效功率時對反應(yīng)速率常數(shù)k的影響。結(jié)果表明，在SCISR中增加轉(zhuǎn)速可以顯著的提高反應(yīng)速率常數(shù)k；在等比有效功率下，浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器的反應(yīng)速率常數(shù) k 明顯地優(yōu)于傳統(tǒng)的釜式反應(yīng)器。 此外，還研究了 SCIS R和 STR 中流體剪切效果，以及從混合和傳熱效果上進行了比較。發(fā)現(xiàn) SCISR 中不僅有很好的湍流擴散，而且有很好的剪切擴散 (主體擴散) 效果。在混合和傳熱效果上都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的釜式